复杂汽车覆盖件回弹的数值模拟方法研究

基于LS-DYNA显隐式算法,采用真实拉延筋模型和各向异性硬化准则,应用新的模拟方法对复杂汽车覆盖件进行回弹模拟,详细介绍了压边、拉延成形、切边和回弹模拟过程。由于压边圈的接触面是凹凸不平的空间曲线,采用压边使板料和压边圈形状相吻合,使压边力能顺利施加到压边圈上,以此提高板料成形质量,进而提高回弹精度。     

基于VUMAT的先进高强度双相钢车身板的拉弯剪切断裂模拟

先进高强度双相钢在小半径拉弯成形中易发生剪切断裂。而传统的方法,如成形极限图(FLD),无法预测这种类型的断裂形式。将在岩土方面应用广泛的Mohr-Coulomb模型用来分析在拉伸弯曲过程中双相钢板的失效行为。基于ABAQUS/Explicit平台的用户材料子程序(VUMAT)接口,开发了基于Hill’48各向异性屈服准则的修正Mohr-Coulomb模型子程序,通过槽型件的拉伸弯曲算例,验证了子程序的正确性及有效性。分析结果表明,Hill’48-MMC模型可以预测先进高强度双相钢的剪切断裂。     

基于BP神经网络的车身钣金件冲压成形回弹预测

选择车身碰撞盒冲压成形中的压边力、板料厚度、板料初始尺寸和润滑条件作为试验参数进行了冲压成形数值模拟试验与生产试验，并测取了三维空间各点的回弹值；在数值模拟与生产试验的基础上，建立了基于BP神经网络的回弹预测模型，并应用该模型对压边力、板料厚度、润滑条件综合影响下碰撞盒法兰边的回弹进行了模拟和预测，结果表明采用双隐层的4层BP神经网络结构模型能够很好地预测碰撞盒法兰边回弹的大小、回弹的分布和回弹的变化趋势。     

基于数值模拟的拼焊接板冲压成形研究

以数值模拟为基础,通过半球胀形数值模拟,研究拼焊板成形性能降低的主要影响因素,研究拼焊板对板料成形高度、板料成形极限、应力应变等的影响及改变焊缝位置对其最大成形高度、应力应变状态等情况的影响。并分析焊缝位置变化对各成形极限影响的一些基本规律,从而得到了拼焊接板冲压成形过程中的一些值得注意的特性。     

基于响应面法的板料成形工作模面几何参数优化

阐述了以响应面法建立板料成形参数与有限元模拟结果的代理模型的基本原理;介绍了板料成形中的设计变量、目标函数、约束条件,多目标优化的处理方法;基于响应面法.以汽车后桥悬架内板零件为研究对象,成形后最小板料厚度为优化目标,成形极限图为约束条件,建立了模面几何参数优化模型;对模面几何参数进行优化并获得最优参数组合;以最优几何参数组合进行了实际的冲压试验,验证了优化结果.     

铝合金板冲压成形Benchmark试验与有限元仿真

采用NUMISHEET2002会议提出的杯形件拉深Benchmark试验方案,在不同压边力工况下,对铝合金板6111-T4的拉深性能、各向异性行为、起皱缺陷进行了试验研究.研究表明:各向异性系数小并未对铝合金板的成形性能产生较大影响,通过增大压边力能有效解决起皱问题,铝合金板6111-T4具有良好的冲压成形性能.基于自主研发的冲压成形CAE软件KMAS平台,对Benchmark试验进行了仿真验证,与试验结果对比表明:KMAS软件采用的Barlat-Lian各向异性屈服准则和动力半显式算法能够准确模拟铝合金板的冲压成形.     

农用车身双相钢板拉弯成形中的韧性断裂准则研究

由于农业机械车辆的轻量化,高强度双相钢大量用于农用车车身,为提高农业用车身双相钢板在拉弯成形中的成型性,提出一种参数利于标定且能准确预测农用车车身钢板DP780断裂的韧性断裂准则,通过建立其Hill'48本构模型,利用数值模拟单拉及剪切过程获得断裂极限阈值为0.16,试验验证该断裂准则在模具凸模圆角为15 mm时,钢板拉弯深度为32 mm,仿真结果和试验一致性较好。该研究可以提高冲压成形成功率,节约成本,未知参数易于标定,方便工程应用,有很好的工程应用价值。     

均匀设计方法在车辆翼子板成形中的应用

采用均匀设计方法和有限元技术对车辆翼子板在拉延成形过程中的摩擦因数、压边力、冲压速度等工艺参数进行了优化设计,经过优化后的仿真结果在提高成形裕度和抑制厚度的变化方面取得了良好的效果。通过与实冲板料厚度测量结果的对比,验证了优化效果。该方法还可明显减少模拟计算次数、提高优化效率、改善板料冲压成形的仿真计算精度。     

激光冲压钛板小曲率成形研究

用ABAQUS软件对激光冲压TA2板料成形进行了仿真,探讨了激光参数、板料性能、约束边界冲击路径等条件对板料小曲率成形的影响,获得了在激光连续冲击条件下,板料成形深度、成形轮廓与激光参数、约束边界条件和冲击路径之间的变化规律。利用激光冲击波技术对钛合金板料进行了成形实验,所采用的激光波长为1.054μm,脉宽约23ns,能量35J左右,有效光斑直径为8mm,脉冲的重复率为0.5Hz。实验结果表明,建立的模型和加载方式及所用算法是正确的。     

冲压成形极限图虚拟试验

基于非线性有限元软件系统平台进行虚拟FLD试验,即通过数字建模虚化FLD试验装置及其试样,在不使用塑性失稳准则或断裂准则的情况下,利用数值模拟运算求解板材发生塑性失稳时的极限应变,并把这些应变拟合成相应的成形极限曲线(FLC)。虚拟FLC不仅与实测FLC之间具有比较接近的几何图形,而且彼此间的最大应变误差(Δε1、Δε2)仅为4%,因此从工程上讲,虚拟FLD试验具有替代或部分替代实测FLD试验的可能性。     

板材多点模成形的成形极限及回弹研究

在多点模上对三维马鞍形曲面的成形进行了实验，得出不同厚度下L2Y2铝板成形的极限值及回弹值，并分析了影响成形极限及回弹的因素。结果表明，逐次成形是提高我点模成形成形极限的重要手段，领域内反复成形和压力是取得制件理想尺寸的有效方法。     

多点成形压力机的反复成形技术研究

基于对多点成形过程的分析,推导了反复成形过程中基本体对板材的作用力分布,得到了基本体作用力与成形力矩的关系。从理论上分析成形件内部残余应力的分布,解释了反复成形法减小回弹的机理,讨论了反复成形法对成形零件质量的影响。     

基于响应曲面法的土壤离散元模型的参数标定研究

为准确地建立土壤的离散元模型,获取土壤离散元仿真中的仿真参数,以真实的土壤直剪切试验,与堆积试验来获取土壤的泊松比、堆积角。以堆积角为响应值,基于响应面优化,标定土壤离散元的相关参数。采用Design Expert软件依次设计Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验与Box-Behnken试验得到土壤的最优参数组合。选用堆积角为目标对回归模型进行优化,得到了一组最优解。最终获取土壤的内摩擦角19°,泊松比为0.40,土壤的内聚力9.06,土壤接触模型JKR表面能为3.927 J/m~2、土壤—土壤恢复系数为0.332、土壤—土壤静摩擦因数为0.719,实际堆积角试验与最优解仿真堆积角试验相比较结果表明,两者在堆积角角度以及堆积角形态上有较高的相似性。证明了本次仿真标定的可行性,为后续农业机械离散元仿真奠定基础。     

板材多点成形时摩擦边界条件的处理方法

提出了具有强烈弯曲效应的大应变,大位移与边界条件三重非线性空间曲壳的有限元列式和多点成形时库仑摩擦边界条件的处理方法引用经典的Ｊ２流动理论研究了马鞍面的多点模具成形和多点压机成形时金属的流动规律。     

板料深冲成形过程的静态隐式有限元模拟

采用有限元对板料冲压过程进行模具设计,可以降低设计成本,缩短设计周期。综述了板料深冲成形过程数值模拟平台和静态隐式算法的基本理论,并基于此建立了四节点的有限元模型。采用此模型对油底壳和水槽的深冲成形过程和起皱进行了模拟,模拟结果验证了该分析技术的正确性、可行性和高效性。     

直齿轮刚性平移两步成形工艺仿真与试验

针对直齿轮冷锻成形困难、工作载荷大和模具寿命低等问题,提出基于刚性平移的直齿轮两步成形工艺,即先成形分度圆以外齿形,后完成整齿成形.首先采用有限元法,对两步成形工艺的冲挤预成形和刚性平移终锻成形过程分别进行了模拟,并提取等效应力场和载荷行程曲线进行分析;再用物理试验对数值模拟结果加以验证;最后与传统工艺方案的模拟结果作对比.研究结果表明,刚性平移预锻齿形设计有利于改善齿轮的充填性,同时使得工作载荷大幅度降低.     

基于曲面分区的多道次数控渐进成形轨迹生成

为实现含有直壁等难成形曲面的高效成形,以三角网格模型为研究对象,提出基于曲面分区的个性化多道次数控渐进成形方式和在各曲面分区内进行各道次成形加工所需轨迹生成方法.给出了基于可成形性的三角网格曲面分区算法和通过偏置来生成各曲面分区多道次螺旋线成形轨迹的方法.算法应用实例表明,该方法能够对曲面进行分区,并为相关曲面分区生成光滑连续的多道次螺旋线成形轨迹.     

考虑摩擦和间隙的柔性滚珠丝杠进给系统建模与分析

为了研究高速滚珠丝杠进给伺服系统的动态特性,提出了一种建立进给系统机械子系统振动模型的混合建模方法,采用带有轴向和扭转自由度的欧拉-伯努利梁单元描述丝杠的轴向、扭转和弯曲振动,采用集中参数方法描述交流伺服驱动子系统和进给系统的其余部件,建立了包含摩擦、间隙非线性因素及外切削力干扰的柔性进给系统模型。实验证明了混合模型能够较准确反映机械系统的振动特性。在此基础上,数值仿真分析表明,低速运动中摩擦和间隙非线性会导致进给系统产生较大的速度波动,在高速运动中机械系统的轴向和扭转振动会导致进给系统不稳定。